C - 位矩阵的位字段

Question

我必须读取近 1M 相同长度的包含 1 和 0 的字符串(即 01111010)，并比较它们在 C 上的汉明距离。

我的想法是做这样的事情: 代码#1

typedef struct _matrix
{
    unsigned int n_rows;
    unsigned int n_cols;
    char ** mat;
} matrix;

matrix *create_matrix(matrix *mtrx)
{
    //char** mat;
    //matrix* mtrx = malloc(sizeof(matrix));
    int x=10, y=10, i;
    mtrx->mat = calloc(x+1, sizeof(char*));
    for(i = 0;i<y;i++) mtrx->mat[i] = calloc(y+1, sizeof(char));
    mtrx->n_rows = x;
    mtrx->n_cols = y;
    return mtrx;
}

int main()
{
    matrix* mtrx = malloc(sizeof(matrix));
    mtrx = create_matrix(mtrx);
    int i;
    for(i=mtrx->n_rows;i>=0;i--) free(mtrx->mat[i]);
    free(mtrx->mat);
    free(mtrx);

    return 0;
}

这将创建一个 10x10 字符矩阵:100 字节。 由于我将拥有二进制字符串，因此我只想对矩阵上的每个元素使用一位而不是一个字节。我刚刚发现了有关位字段的信息，但我不知道如何使用它来使 code#1 使用 100 位。

致敬

Answer 1

Since I'll have binary strings I want to use only a bit for each element on the matrix instead of a byte. I just found about bit-fields but I'm don't understand sure how to use it to make code#1 use 100bits.

位字段不适合这种情况，因为它们无法索引。

我们可以为每个元素使用一位，但是我们无法通过编写mat[i][j]来访问；我们宁愿使用 getter 和 setter 宏或函数，例如。例如:

typedef struct _matrix
{
    unsigned int n_rows;
    unsigned int n_cols;
    unsigned char *mat;
} matrix;

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <limits.h>

matrix *create_matrix(matrix *mtrx)
{
    int x=10, y=10;
    mtrx->mat = calloc((x*y+CHAR_BIT-1)/CHAR_BIT, 1);   // one bit per element
    mtrx->n_rows = x;
    mtrx->n_cols = y;
    return mtrx;
}

inline _Bool get_matrix(matrix *mtrx, unsigned row, unsigned col)
{
    unsigned idx = row*mtrx->n_cols+col;
    unsigned byt = idx/CHAR_BIT;
    unsigned bit = idx%CHAR_BIT;
    return mtrx->mat[byt]>>bit&1;
}

inline void set_matrix(matrix *mtrx, unsigned row, unsigned col, _Bool val)
{
    unsigned idx = row*mtrx->n_cols+col;
    unsigned byt = idx/CHAR_BIT;
    unsigned bit = idx%CHAR_BIT;
    mtrx->mat[byt] = mtrx->mat[byt]&~(1<<bit)|val<<bit;
}

print_matrix(matrix *mtrx)
{
    int i, j;
    for (i=0; i<mtrx->n_rows; ++i, puts(""))
    for (j=0; j<mtrx->n_cols; ++j) printf("%d", get_matrix(mtrx, i, j));
}

int main()
{
    matrix mtrx;
    create_matrix(&mtrx);
    set_matrix(&mtrx, 0, 0, 1);
    set_matrix(&mtrx, 9, 9, 1);
    print_matrix(&mtrx);
    free(mtrx.mat);
    return 0;
}